[發明專利]植物纖維增強聚乳酸發泡材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010290724.6
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101955638A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 高德;張萍;王瑜
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08K13/02;C08J9/08;C08J9/10
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所 33228
• 代理人: 代忠炯

技術領域

本發明公開了一種植物纖維增強聚乳酸(PLA)發泡材料及其制備方法，屬于聚合物加工技術領域。

背景技術

目前，發泡聚苯乙烯(EPS)因其質輕價廉、耐油防水等優點占據著日常塑料消費的主要市場份額。然而廢棄聚苯乙烯在自然條件下不可降解，造成了嚴重的“白色污染”，給環境帶來了巨大的壓力；再者，聚苯乙烯以不可再生的石化資源為原料，而石化資源正面臨著能源日益緊缺的危機。因此，這無疑是一種有悖于低碳經濟和可持續發展的材料，尋求一種全新的、可降解的、環境友好型材料變得刻不容緩。

聚乳酸是由淀粉發酵產物乳酸聚合而制得的一種熱塑性生物可降解材料，它在自然界中受微生物、水、酸、堿等作用下能完全分解，最終產物是二氧化碳和水，不會造成環境的污染，且它具有與聚苯乙烯相仿的力學和加工性能。因此，聚乳酸發泡材料可作為環保材料代替EPS而廣泛應用。公開號為CN?101362833A的專利申請中，將聚乳酸、增黏改性劑、抗氧劑、發泡劑、發泡助劑、泡孔穩定劑和脫模劑按比例進行高溫混合，然后置入模具中，在一定溫度和壓力的硫化機上進行模壓發泡，制得聚乳酸泡沫塑料，該聚乳酸泡沫塑料可以代替聚苯乙烯發泡材料廣泛的應用于隔熱、隔音、防震等領域。公開號為CN?101619158A的專利申請中，公布了一種以聚乳酸、增韌劑、成核劑、發泡劑、助劑等為原料，通過高速混合、混煉、模壓發泡等工序制備的聚乳酸發泡材料及其制備方法。該方法制備的聚乳酸發泡材料具有耐沖擊性好、斷裂伸長率高、拉伸強度高、使用后可完全生物降解的優點。

然而，以聚乳酸為單一原料的發泡材料存在著成本高、質硬性脆、韌性差、軟化點低、結晶度高、降解速度不易控制等弊端，這在很大程度上限制了聚乳酸發泡材料的用途，急需通過改性的方法使其性能得到改善。

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，因其密度低、價格低廉、機械強度高、可降解再生而成為全球研究的熱點。以天然纖維作為增強材料，制備天然纖維增強復合材料的研究引起了人們的廣泛關注。公開號為CN?101235192A專利中以聚乳酸、植物纖維、結晶成核劑、成核助劑為原料制備的聚乳酸/天然纖維復合材料，具有高耐熱性，較好的機械性能以及較好的成型加工性。上述專利固有其獨特之處，但是并沒有很好的解決聚乳酸和纖維的界面相容性問題。

目前，還未見到有關于植物纖維增強聚乳酸發泡材料的專利公開，這主要因為一方面聚乳酸熔體強度低，另一方面天然纖維與聚乳酸的相容性差，而使植物纖維增強聚乳酸發泡材料難以制備。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，提供一種界面相容性好、韌性好、表觀密度低、生產成本低、可完全生物降解從而環境友好的植物纖維增強聚乳酸發泡材料。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種植物纖維增強聚乳酸發泡材料，該材料(各組分用量的總和為100％)由以下重量百分比的各組分制備而成：

聚乳酸????????20％～95％

植物纖維粉????1％～60％，

發泡劑????????1％～5％，

成核劑????????1％～5％，

抗氧劑????????1％～5％，

增容劑????????1％～5％。

本發明上述的的聚乳酸為聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一種或幾種的混合物或幾種的共聚物。

上述的植物纖維粉是農作物廢棄物秸稈(如玉米秸稈纖維)、稻麥草、竹纖維、木纖維、大麻纖維、棉纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維、劍麻纖維、蕉麻纖維等植物纖維經粉碎機粉碎成(本領域常規粉碎技術)的植物纖維粉中的一種或幾種的混合物。

上述的各種植物纖維粉的粒徑大小均滿足可以通過80目篩。

上述的發泡劑為碳酸氫鈉、碳酸銨、亞硝酸銨、二偶氮氨基苯(二氨基聯苯胺，DAB)、偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二甲酰胺(AC發泡劑)、偶氮二甲酸鋇、偶氮二甲酸酯、二亞硝基五亞甲基四胺(DPT)、N，N’-二甲基-N，N’-二亞硝基對苯二酰胺(NTA)、三亞硝基三亞甲基三胺、4，4’-氧代雙苯磺酰肼(OBSH)、3，3’-二磺酰肼二苯砜、苯磺酰肼(BSH)、對甲苯磺酰肼(TSH)、2，4-甲苯二磺酰肼、對(N-甲氧基甲酰氨基)苯磺酰肼中的一種或幾種的任意比復合物。

上述的成核劑為滑石粉、云母、二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣、碳酸鎂、蒙脫土、高嶺土、氧化鋅、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化釩、炭黑中的一種或幾種的混合物，上述成核劑均為無機化合物，環境污染小。